(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111616531.X (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 天津北方天力增压技 术有限公司 地址 300405 天津市北辰区永丰道12号 (72)发明人 陈钢　张卓沛　庞少博　张斌　 王雅玲　唐桂芳　 (74)专利代理 机构 天津市三利专利商标代理有 限公司 12107 专利代理师 徐金生 (51)Int.Cl. F01D 5/02(2006.01) F01D 5/14(2006.01) F02B 39/00(2006.01) F02C 6/12(2006.01) G06F 30/20(2020.01)G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种增压 器低惯量涡轮叶轮及优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种增压器低惯 量涡轮叶轮， 包括涡轮轮毂； 涡轮轮毂的上表 面分布有多个涡 轮叶片； 多个涡轮叶片沿周向等间隔分布； 涡轮 轮毂底部的轮盘， 包括多个涡 轮轮盘新型外缘部 和多个涡 轮轮盘修正内缘部； 每个涡 轮轮盘新型 外缘部， 分别位于一个涡轮叶片的根部外侧端正 下方； 任意相邻的两个涡轮轮盘新型外缘部之 间， 分别设置有一个涡轮轮盘修正内缘部； 每个 涡轮轮盘修正内缘部， 分别位于相邻的两个涡轮 叶片之间的叶片间隙中； 多个涡 轮轮盘新型外缘 部和多个涡 轮轮盘修正内缘部， 沿周向分布在轮 盘的四周边缘。 本发明还公开了涡 轮叶轮的优化 方法。 本发 明能够对涡轮轮毂进行有效的重量减 轻， 降低涡轮叶轮的惯量， 使得其加速响应性得 到显著提升 。 权利要求书3页 说明书8页 附图8页 CN 114458389 A 2022.05.10 CN 114458389 A 1.一种增压器低惯量涡轮叶轮， 其特 征在于， 包括涡轮 轮毂(3)； 涡轮轮毂(3)的上表面四周外侧， 分布有 多个涡轮叶片(1)； 多个涡轮叶片(1)， 以涡轮 轮毂(3)的垂直中心轴线为中心， 沿周向等间隔分布； 涡轮轮毂(3)底部的轮盘(30)， 包括多个间隔分布的涡轮轮盘新型外缘部(5)和多个 间 隔分布的涡轮 轮盘修正内缘部(4)； 每个涡轮轮盘新型外缘部(5)， 分别位于一个涡轮叶片(1)的根部 外侧端正下 方； 任意相邻的两个涡轮轮盘新型外缘部(5)之间， 分别设置有一个内凹的涡轮轮盘修正 内缘部(4)； 每个涡轮轮盘修正内缘部(4)， 分别位于相邻的两个涡轮叶片(1)之间的叶片间隙 (100)中； 多个涡轮轮盘新型外缘部(5)和多个涡轮轮盘修正内缘部(4)， 以涡轮轮毂(3)的垂直 中心轴线为中心， 沿周向分布在轮 盘(30)的四周边 缘。 2.如权利要求1所述的增压器低惯量涡轮 叶轮， 其特征在于， 涡轮轮盘新型外缘部(5) 外侧边缘的形状， 为圆弧形； 多个涡轮轮盘新型外缘部(5)的外侧边缘位于同一个圆上， 该圆的圆心位于涡轮轮毂 (3)的垂直中心轴线上。 3.如权利要求1所述的增压器低惯量涡轮 叶轮， 其特征在于， 每个涡轮 叶片(1)的叶面 两侧， 分别具有叶片吸力面(31)和叶片压力面(32)； 每个涡轮轮盘修正内缘部(4)， 包括修正内缘半径圆弧段(7)、 靠近叶片吸力面边缘部 和靠近叶片压力面 边缘部； 靠近叶片吸力面边缘部和靠近叶片压力面边缘部， 分别连接修正内缘半径圆弧段(7) 的两端； 对于靠近叶片吸力面边缘部， 其包括靠近相邻涡轮叶片(1)的叶片 吸力面(31)的第一 修正根部起点(341)、 第一 修正直线段(3 51)和第一 修正圆弧段(3 61)； 对于第一修正根部起点(341)作 为第一修正直线段(351)起点， 位于涡轮轮盘新型外缘 部(5)上， 第一 修正直线段(3 51)另一端和第一 修正圆弧段(3 61)的相连； 第一修正圆弧段(3 61)的另一端， 与修 正内缘半径圆弧段(7)的一端相连； 对于靠近叶片压力面边缘部， 其包括靠近相邻涡轮叶片(1)的叶片压力面(32)的第二 修正根部起点(342)、 第二 修正直线段(3 52)和第二 修正圆弧段(3 62)； 对于第二修正根部起点(342)作 为第二修正直线段(352)起点， 位于涡轮轮盘新型外缘 部(5)上， 第二 修正直线段(3 52)另一端和第二 修正圆弧段(3 62)的一端相连； 第二修正圆弧段(3 62)的另一端， 与修 正内缘半径圆弧段(7)的另一端相连； 叶片吸力面(31)与轮盘(30)的顶面之间， 设置有吸力面叶片根部与轮盘连接圆弧部 (371)； 叶片压力面(32)与轮盘(30)的顶面之间， 设置有压力面叶片根部与轮盘连接圆弧部 (372)。 4.如权利要求3所述的增压器低惯量涡轮叶轮， 其特征在于， 靠近叶片吸力面边缘部中 的第一修正根部起点(341)、 第一修正直线 段(351)和第一修正圆弧段(361)， 分别与靠近叶 片压力面边缘部中的第二修正根部起点(342)、 第二修正直线段(352)和第二修正圆弧段权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114458389 A 2(362)， 以修 正内缘半径圆弧段(7)为中心， 对称分布。 5.如权利要求3所述的增压器低惯量涡轮 叶轮， 其特征在于， 靠近相邻涡轮叶片(1)的 叶片吸力面(31)的第一修正根部起点(341)、 第一修正直线段(351)和第一修正圆弧段 (361)， 分别与靠近相邻涡轮叶片(1)的叶片压力面(32)的第二修正根部起点(342)、 第二修 正直线段(3 52)和第二 修正圆弧段(3 62)， 按照轮 盘(30)的周向均匀分布。 6.如权利要求1所述的增压器低惯量涡轮叶轮， 其特征在于， 每个涡轮轮盘修正内缘部 (4)， 其具有的内缘半径R_n与涡轮 轮盘新型外缘部(5)的外缘半径R_w， 具有比例关系如下： R_n/R_w＝0.84～0.86 。 7.如权利要求3所述的增压器低惯量涡轮 叶轮， 其特征在于， 涡轮轮盘新型外缘部(5) 的厚度， 等于每 个涡轮叶片(1)的根部修 正厚度T_s与T_p之和； 其中： 靠近叶片吸力面(31)的第一修正根部修正厚度T_s， 其数值大小等于1/2的涡轮 叶片1根部厚度t与一个预设第一常数之和； 其中： 靠近叶片压力面(32)的第二修正根部修正厚度T_p， 其数值大小等于1/2的涡轮 叶片1根部厚度t与一个预设第二常数之和。 8.如权利要求3所述的增压器低惯量涡轮叶轮， 其特征在于， 第一修正圆弧段(361)的 半径R_s， 其 值大小为R_s＝(0.8～0.9)*(R_w ‑R_n)； 第二修正圆弧段(3 62)的半径R_p， 其 值大小为R_n ＝(0.8～0.9)*(R_w ‑R_n)； 第一修正直线段(351)与涡轮叶片的对称中心线(301)之间的夹角 θ_s， 其值大小为10 ～25度； 第二修正直线段(352)与涡轮叶片的对称中心线(301)之间 的夹角 θ_p， 其值大小为5～ 20度。 9.一种如权利要求1至8任一项所述的增压器低惯量涡轮叶轮的优化方法， 其特征在 于， 包括以下步骤: 第一步， 构建现有的传统涡轮叶轮的三维模型； 现有传统的涡轮叶轮， 包括涡轮轮毂(3)； 涡轮轮毂(3)的上表面四周分布有多个涡轮 叶片(1)； 涡轮轮毂(3)底部的轮盘(30)的四周边缘， 是呈圆环形分布的涡轮轮盘原始外缘 部(2)； 第二步， 构建涡轮 轮盘修正内缘部(4)和涡轮 轮盘新型外缘部(5)； 第三步， 根据第三步构建的涡轮轮盘修正内缘部(4)和涡轮轮盘新型外缘部(5)， 来对 传统涡轮叶轮的三维模型中的涡轮轮盘原始外缘部(2)进行修正， 获得具有涡轮轮盘修正 内缘部(4)和涡轮 轮盘新型外缘部(5)的涡轮叶轮的三维模型。 10.如权利要求9所述的增压器低惯量涡轮叶轮的优化方法， 其特征在于， 当第一步的 涡轮轮盘原始外缘部(2)为直径48mm时， 在第二步中， 涡轮轮盘修正内缘部(4)的结构参数， 具体如下: 靠近叶片吸力面(31)的第一 修正根部修正厚度T_s＝t/2+2m m； 靠近叶片压力面(32)的第二 修正根部修正厚度T_p＝t/2+1.5m m； 靠近叶片吸力面(31)的第一 修正圆弧段(3 61)的半径R_s＝3m m； 靠近叶片压力面(32)的第二 修正圆弧段(3 62)的半径R_p＝3m m； 靠近叶片吸力面(31)的第一修正直线段(351)与涡轮叶片的对称中心线(301)之间的权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114458389 A 3